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Il nuovo strumento cattura le vite segrete delle cellule
Questo video mostra l'attività coordinata della proteina actina (magenta) e miosina (verde), che è coinvolta nelle contrazioni muscolari. Lavorando insieme, le proteine formano una rete di filamenti che creano le forze necessarie per il movimento delle cellule.
Sulla superficie di una cellula vivente in un dato momento, centinaia di minuscole bolle stanno sorgendo, circondando e incorporando proteine, ormoni, grassi e batteri o virus occasionali. Ma fino ad ora i dettagli di questa attività sono stati dedotti: in realtà non potevi vederla. Il problema non era solo che le strutture che prendono parte a questa frenetica attività sono troppo piccole, ma che i nostri corpi lavorano su una scala temporale invisibilmente veloce: cambiamenti importanti stanno avvenendo in frazioni di secondo.
Due anni fa, il biologo cellulare di Harvard Thomas Kirchhausen ha partecipato a un discorso che lo ha convinto che era possibile catturare tutta questa azione a livello molecolare. Il relatore era Eric Betzig del Janelia Research Campus dell'Howard Hughes Medical Institute in Virginia. Alcuni mesi dopo, Betzig ha condiviso il Premio Nobel 2014 per la chimica per i progressi nella microscopia ad alta risoluzione, ma il discorso a cui ha partecipato Kirchhausen riguardava qualcosa di diverso: un'altra tecnica chiamata SIM (microscopia di illuminazione strutturata), che viene utilizzata per realizzare film.
Il lavoro di Nobel prevedeva l'uso di molecole fluorescenti che etichettano diverse parti delle cellule. Ma così facendo espone le cellule a una luce molto più intensa di quella in cui si sono evolute per funzionare. Ciò danneggia le cellule, uccide le cellule e, nei casi peggiori, vaporizza effettivamente le cellule, ha detto Betzig. La nuova tecnica, SIM, spinge i limiti della risoluzione del tempo mentre va piano con le cellule.
Oggi sul diario Scienza , Betzig e Kirchhausen, insieme a collaboratori negli Stati Uniti e in Cina, hanno pubblicato una serie di immagini del vivace funzionamento interno delle cellule utilizzando alcune nuove svolte sulla SIM.
Il segno distintivo della vita è che è animata, dice Betzig. C'è solo così tanto che puoi imparare da qualcosa che è fisso e morto, non importa quanto sia buona la tua risoluzione.
Questo video mostra il processo mediante il quale le cellule assorbono diversi tipi di molecole. Una proteina chiamata clatrina controlla la formazione di piccole bolle che inglobano varie sostanze che la cellula deve importare. Nella seconda parte del film, diversi colori corrispondono all'età delle bolle, che sono chiamate fosse di clatrina.
Qui, il video mostra una cellula renale di scimmia e mette in evidenza due tipi di proteine: clatrina, in verde, e una proteina chiamata actina, in rosso. I biologi cellulari non sono d'accordo su cosa faccia esattamente l'actina quando le cellule assorbono proteine e altri carichi molecolari, quindi film come questo possono aiutare a chiarirne il ruolo.